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Biotechnologie

Wie Computer die Vorhersage der Proteinfaltung revolutionieren

Wie lässt sich anhand der DNA die Faltung von Proteinen vorhersagen?
The protein folding revolution

Veröffentlicht am: 21.07.2016

Laufzeit: 0:03:44

Untertitel: englisch

Sprache: englisch

sciencemag.org ist die News-Seite des renommierten Fachmagazins Science.

Proteine, also Eiweiße, sind die molekularen Maschinen der Zelle. Wer versteht, welche Funktion sie besitzen, kann dieses Wissen nutzen, um neue Medikamente und Therapieformen zu entwickeln. Doch zunächst einmal sind Proteine nur eine Kette von Aminosäuren. Erst wenn diese gefaltet ist, also ihre dreidimensionale Form angenommen hat, ist das Protein in der Lage, seine spezifische Aufgabe zu übernehmen.

Dass sich Wissenschaftler für die Feinheiten der Proteinfaltung interessieren, ist offensichtlich: Wenn dabei etwas irreparabel schief geht, können schwere Krankheiten wie Alzheimer die Folge sein. Lange war es fast unmöglich, aus der Sequenz von Aminosäuren und den zwischen ihnen wirkenden molekularen Kräften vorauszusagen, welche Form das gefaltete Gebilde annehmen wird. Nun aber scheint Forschern um David Baker von der University of Washington (This protein designer aims to revolutionize medicines and materials, sciencemag.org, 21.7.2016) der Durchbruch gelungen zu sein. Wie ihre Voraussage-Algorithmen funktionieren, zeigt kurzweilig ein gelungenes Video des renommierten Wissenschaftsjournals Science. Schritt für Schritt führt es an den aktuellen Stand der Wissenschaft heran.

Hunderte von Millionen unterschiedlicher Eiweiße könnten existieren, doch von lediglich rund 120 000 ist die dreidimensionale Struktur bekannt, ermittelt meist durch aufwändige Röntgenstrukturmessungen. Dagegen wurden erst etwa 1000 Proteinstrukturen mit Hilfe von Computermodellen berechnet. Dieses Verhältnis könnte sich dank der neuen Algorithmen bald ändern. Mit ihrer Hilfe wird es immer leichter sein, die Funktion von Proteinen im Körper zu verstehen – und neue zu schaffen, die dort eingreifen, wo ihre natürlichen Pendants versagen.

Diese Leistung ist eigentlich bemerkenswert genug, um sich mit ihr eingehender zu beschäftigen. Im Film wird sie aber gleich mit Zukunftsträumerei vermischt: Kapseln aus künstlichen Proteinen, die Medikamente zielgerichtet an ihren Einsatzort bringen, ohne auf dem Weg dorthin vom Immunsystem abgefangen zu werden. Oder gar Proteine, die heutige Standardmaterialien in Solarzellen und Elektronik ablösen.

Warten wir erst einmal ab.

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